JP5186824B2 - Hydrogen generator - Google Patents
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Description
本発明は、水素発生装置に関し、さらに詳しくは、２種類以上の原料を反応させることにより水素を継続的に発生させることが可能な水素発生装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen generator, and more particularly to a hydrogen generator capable of continuously generating hydrogen by reacting two or more kinds of raw materials.
近年、二酸化炭素の排出による地球の温暖化等の環境問題や、石油資源の枯渇等のエネルギー問題から、クリーンな代替エネルギーとして水素エネルギーが注目されている。水素は、クリーンであるだけでなく、最も軽い燃料であり、質量当たりのエネルギー密度が大きいという特徴がある。しかしながら、水素は、常温・常圧では気体であり、単位体積当たりのエネルギー貯蔵量が小さいという欠点がある。そのため、水素エネルギーを実用化するためには、水素を安全かつ効率的に貯蔵、輸送する技術の開発が重要となる。 In recent years, hydrogen energy has attracted attention as a clean alternative energy due to environmental problems such as global warming caused by carbon dioxide emissions and energy problems such as exhaustion of petroleum resources. Hydrogen is not only clean, but also the lightest fuel and is characterized by a high energy density per mass. However, hydrogen is a gas at normal temperature and normal pressure, and has a drawback that the amount of stored energy per unit volume is small. Therefore, in order to put hydrogen energy into practical use, it is important to develop technology for storing and transporting hydrogen safely and efficiently.
水素を貯蔵する方法としては、
（１） 高圧の水素ガスを耐圧容器に貯蔵する第１の方法、
（２） 液体水素を断熱容器に貯蔵する第２の方法、
（３） ある種の材料に水素を物理的又は化学的に吸着させる第３の方法、
などが知られている。
水素を物理的又は化学的に吸着（貯蔵）できる水素貯蔵材料としては、
（１） 活性炭、フラーレン、ナノチューブ等のカーボン材料、
（２） ＬａＮｉ５、ＴｉＦｅ等の水素吸蔵合金、
などが知られている。
As a method of storing hydrogen,
(1) A first method for storing high-pressure hydrogen gas in a pressure vessel,
(2) a second method for storing liquid hydrogen in an insulated container;
(3) a third method in which hydrogen is physically or chemically adsorbed to a certain material;
Etc. are known.
As a hydrogen storage material that can physically or chemically adsorb (store) hydrogen,
(1) Carbon materials such as activated carbon, fullerene and nanotubes,
(2) Hydrogen storage alloys such as LaNi 5 and TiFe,
Etc. are known.
これらの水素貯蔵方法には、それぞれ、一長一短がある。
例えば、第１の方法は、極めて簡便な貯蔵方法である。しかしながら、耐圧容器の重量が大きく、かつ、水素ガスの圧縮には限界があるので、単位体積当たり及び単位重量当たりの水素密度は、相対的に小さい。
Each of these hydrogen storage methods has advantages and disadvantages.
For example, the first method is a very simple storage method. However, since the weight of the pressure vessel is large and the compression of hydrogen gas is limited, the hydrogen density per unit volume and unit weight is relatively small.
また、第２の方法は、液化によって水素の体積を大幅に縮小することができる。しかしながら、第２の方法は、
（１） 水素の液化に多量のエネルギーを消費する、
（２） 液体水素の貯蔵のために特殊な断熱容器を必要とする、
（３） 液体水素を断熱容器に貯蔵した場合であっても、外部より侵入する熱のために液体水素が蒸発しやすい、
（４） 高圧の水素ガスを得るには、加圧装置が必要になる、
等の問題がある。
The second method can greatly reduce the volume of hydrogen by liquefaction. However, the second method is
(1) A large amount of energy is consumed to liquefy hydrogen.
(2) A special insulated container is required for storage of liquid hydrogen.
(3) Even when liquid hydrogen is stored in an insulated container, the liquid hydrogen is likely to evaporate due to heat entering from the outside.
(4) To obtain high-pressure hydrogen gas, a pressurizing device is required.
There are problems such as.
さらに、第３の方法は、液体水素と同等以上の密度で水素を貯蔵でき、かつ、貯蔵のために特殊な容器や多量のエネルギーを必要としないという特徴がある。しかしながら、第３の方法は、
（１） カーボン材料は、比重が軽いために、単位体積当たりの水素密度が小さい、
（２） 水素吸蔵合金は、Ｌａ、Ｎｉ、Ｔｉ等の希少金属を含んでいるものが多く、その資源確保が困難であり、コストも高い、
（３） 水素吸蔵合金は、合金自体の重量が大きいために、単位重量当たりの水素密度が小さい、すなわち、大量の水素を貯蔵するために極めて重い貯蔵材料を必要とする、
（４） 水素吸蔵合金から多量の水素を速やかに放出させ、又は水素吸蔵合金に多量の水素を速やかに吸蔵させるためには、熱交換器により水素吸蔵・放出に伴う水素吸蔵合金の温度変化を抑制する必要がある、
等の問題がある。
Further, the third method is characterized in that hydrogen can be stored at a density equal to or higher than that of liquid hydrogen, and a special container and a large amount of energy are not required for storage. However, the third method is
(1) Since the carbon material has a low specific gravity, the hydrogen density per unit volume is small.
(2) Many hydrogen storage alloys contain rare metals such as La, Ni, Ti, etc., it is difficult to secure their resources, and the cost is high.
(3) The hydrogen storage alloy has a low hydrogen density per unit weight because the weight of the alloy itself is large, that is, a very heavy storage material is required to store a large amount of hydrogen.
(4) In order to quickly release a large amount of hydrogen from a hydrogen storage alloy, or to quickly store a large amount of hydrogen in a hydrogen storage alloy, the temperature change of the hydrogen storage alloy accompanying the storage and release of hydrogen can be performed by a heat exchanger. Need to be suppressed,
There are problems such as.
そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、容器内にアルミニウム発泡材を挿入し、発泡材の空隙（セル）内に金属水素化物粒子を充填し、容器を貫通するように流体（熱交換媒体）を流通させるための流路を形成し、容器に水素を供給・排出するためのポートを設けた水素の貯蔵及び放出のための装置が開示されている。
同文献には、
（１） 発泡材が熱交換媒体と金属水素化物粒子との間の熱交換を促進させる点、
（２） セル内に金属水素化物粒子を部分的に装填することによって、過度の粒子固化が抑制され、水素の吸蔵放出に伴う粒子の膨張及び収縮が可能になる点、
が記載されている。
In order to solve this problem, various proposals have heretofore been made.
For example, in
In the same document,
(1) The point that the foam material promotes heat exchange between the heat exchange medium and the metal hydride particles,
(2) By partially loading metal hydride particles in the cell, excessive particle solidification is suppressed, and particles can be expanded and contracted due to hydrogen storage and release.
Is described.
貯蔵した水素を放出するための装置（水素発生装置）としては、上述したように、高圧水素タンク、液体水素タンク、及び、水素吸蔵合金を充填した装置が知られている。しかしながら、従来の装置は、上述したような問題がある。
一方、２種類以上の材料から水素を発生させる反応は公知である。しかしながら、この反応を応用した水素発生装置が提案された例は、従来にはない。また、水素の再充填（すなわち、使用済み材料の廃棄及び未使用材料の再充填）を簡便化した装置、さらには、未使用のまま排出される材料量を低減した装置が提案された例も、従来にはない。
As a device for releasing stored hydrogen (hydrogen generator), as described above, a high-pressure hydrogen tank, a liquid hydrogen tank, and a device filled with a hydrogen storage alloy are known. However, the conventional apparatus has the problems described above.
On the other hand, a reaction for generating hydrogen from two or more kinds of materials is known. However, there has never been proposed an example of a hydrogen generator using this reaction. In addition, there are examples in which devices that simplify the refilling of hydrogen (ie, disposal of used materials and refilling of unused materials), and devices that reduce the amount of materials that are discharged unused are proposed. , Not in the past.
本発明が解決しようとする課題は、２種以上の材料から水素を発生させる反応を応用した水素発生装置を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、水素源の再充填が容易な水素発生装置を提供することにある。
さらに、本発明が解決しようとする他の課題は、未使用のまま廃棄される材料量を低減することが可能な水素発生装置を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to provide a hydrogen generator applying a reaction for generating hydrogen from two or more materials.
Another object of the present invention is to provide a hydrogen generator that can be easily refilled with a hydrogen source.
Furthermore, another problem to be solved by the present invention is to provide a hydrogen generator capable of reducing the amount of material discarded without being used.
上記課題を解決するために本発明に係る水素発生装置は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記水素発生装置は、
液体原料を貯蔵するための液体原料タンクと、
複数のサブタンクに分割され、かつ、前記複数のサブタンクに、それぞれ、前記液体原料又はそのガスと反応することによって水素を発生する第２原料を充填するための第２原料タンクと、
前記複数のサブタンクに個別に前記液体原料又はそのガスを供給する液体原料供給手段と、
前記複数のサブタンクから個別に水素を含むガスを排出する水素排出手段と、
前記液体原料供給手段及び前記水素排出手段を制御する制御手段と
前記第２原料タンクから放出される前記水素を含むガスを一時的に貯蔵するリザーバータンクと、
前記リザーバータンクから放出される前記水素を含むガスの流量を調節する流量調節バルブと、
前記リザーバータンク内の圧力を検出する圧力検出手段と
を備えている。
（２）前記制御手段は、前記リザーバータンク内の圧力がしきい値以下になったときに、前記サブタンクのいずれか１つ以上について、前記液体原料供給手段を用いて前記液体原料を供給し、かつ前記水素排出手段を用いて前記水素を含むガスを排出させる圧力応答手段を含む。
In order to solve the above-described problems, a hydrogen generator according to the present invention has the following configuration.
(1) The hydrogen generator
A liquid raw material tank for storing the liquid raw material;
A second raw material tank that is divided into a plurality of subtanks, and each of the plurality of subtanks is filled with a second raw material that generates hydrogen by reacting with the liquid raw material or a gas thereof;
Liquid raw material supply means for individually supplying the liquid raw material or gas thereof to the plurality of sub-tanks;
Hydrogen discharge means for individually discharging gas containing hydrogen from the plurality of sub-tanks;
Control means for controlling the liquid material supply means and the hydrogen discharge means;
A reservoir tank for temporarily storing the gas containing hydrogen released from the second raw material tank;
A flow rate adjusting valve for adjusting a flow rate of the gas containing hydrogen discharged from the reservoir tank;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the reservoir tank;
It has.
(2) The control means supplies the liquid raw material using the liquid raw material supply means for any one or more of the sub-tanks when the pressure in the reservoir tank falls below a threshold value, And pressure response means for discharging the hydrogen-containing gas using the hydrogen discharge means.
前記第２原料タンクは、前記複数のサブタンクを個別に着脱する着脱手段を備えているのが好ましい。
さらに、水素発生装置は、前記流量調節バルブを介して放出される前記水素を含むガスの積算値を算出する積算手段、及び／又は、前記第２原料タンクから放出される前記水素を含むガス中に含まれる水素以外の不純物ガスの濃度を検出する不純物ガス濃度計をさらに備えているのが好ましい。
The second raw material tank, have the preferred're provided with detachable means for attaching and detaching the plurality of sub-tank individually.
Et al of the hydrogen generating apparatus, integrating means calculates an integrated value of the gas containing the hydrogen released through the flow control valve, and / or, including the hydrogen released from the second material tank It is preferable to further include an impurity gas concentration meter for detecting the concentration of an impurity gas other than hydrogen contained in the gas.
第２原料タンクを複数のサブタンクに分割し、液体原料供給手段及び水素排出手段を用いて、各サブタンク毎に個別に液体原料又はそのガスを供給すると、各サブタンクから個別に発生する水素を容易に取り出すことができる。また、複数のサブタンクを個別に着脱する着脱手段を備えている場合には、水素発生源である第２原料の再充填を極めて容易に行うことができる。さらに、積算手段及び不純物ガス濃度計を用いると、使用可能な第２原料の残量及び第２原料の劣化の程度を容易に知ることができる。そのため、リザーバータンク内の圧力がしきい値以下になったときに、制御手段を用いて液体原料供給手段及び水素排出手段の制御を最適化すれば、未使用のまま廃棄される第２原料を低減することができる。 Dividing the second raw material tank into a plurality of sub-tanks, and using the liquid raw material supply means and the hydrogen discharge means to supply the liquid raw material or its gas individually for each sub tank, the hydrogen generated individually from each sub tank can be easily It can be taken out. Moreover, when the attachment / detachment means for attaching / detaching the plurality of sub tanks individually is provided, the second raw material as the hydrogen generation source can be refilled very easily. Furthermore, if the integrating means and the impurity gas concentration meter are used, the remaining amount of the second raw material that can be used and the degree of deterioration of the second raw material can be easily known. Therefore, if the control of the liquid raw material supply means and the hydrogen discharge means is optimized using the control means when the pressure in the reservoir tank becomes equal to or lower than the threshold value, the second raw material discarded unused is used. Can be reduced.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に、本発明に係る水素発生装置の概略構成図を示す。図１において、水素発生装置１０は、液体原料タンク１２と、蒸発器１４と、ヒーター１６と、Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブと、第２原料タンク１８と、Ｖ２A〜Ｖ２Dバルブと、ガス分離器２０と、リザーバータンク２２と、不純物ガス濃度計２４と、Ｖ３バルブとを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a hydrogen generator according to the present invention. In Figure 1, the
液体原料タンク１２は、液体原料を貯蔵するためのものである。「液体原料」とは、後述する第２原料と反応することにより水素を生成することが可能な液体をいう。液体原料は、第２原料の種類に応じて最適なものを選択する。液体原料としては、具体的には、水、アンモニア、炭化水素系の液体（例えば、メタン、エタン、プロパン）などがある。
The liquid
液体原料タンク１２は、配管２６を介して第２原料タンク１８に接続されている。配管２６には、液体原料を蒸発させるための蒸発器１４、及び、蒸発器１４で発生させた液体原料のガスを加熱するためのヒータ１６が設けられている。
なお、液体原料タンク１２内に充填された液体原料は、必ずしもガス状態で第２原料タンク１８に供給する必要はなく、液体状態のまま、あるいはミストの状態で供給しても良い。従って、このような場合には、蒸発器１４に代えて、液体やミストを供給するための装置を用いても良い。
また、ヒータ１６は、蒸発器１４で発生させたガスを一定の温度に保つために用いられる。従って、蒸発器１４を用いない場合や、ガスの温度低下が無視できる場合は、省略することができる。
The liquid
The liquid source filled in the
The
第２原料タンク１８は、第２原料を充填するためのものである。第２原料タンク１８は、複数のサブタンクＡ〜Ｄに分割され、複数のサブタンクに、それぞれ第２原料が充填されている。図１に示す例において、サブタンクの数は４個であるが、サブタンクの個数は特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。
The second
ここで、「第２原料」とは、液体原料又はそのガスと反応することによって水素を発生することができるものをいう。第２原料は、固体（粉末）であっても良く、あるいは、溶液、スラリー等の液体でも良い。
固体の第２原料としては、具体的には、
（１） ＬｉＨ、ＮａＨ、ＭｇＨ2、ＣａＨ2、ＬｉＡｌＨ4、ＮａＡｌＨ4、Ｍｇ(ＡｌＨ4)2、Ｃａ(ＡｌＨ4)2、ＬｉＢＨ4、ＮａＢＨ4、Ｍｇ(ＢＨ4)2、Ｃａ(ＢＨ4)2などの金属水素化物、
（２） Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、ＡｌＬｉなどの金属若しくは合金、
などがある。
また、溶液又はスラリー状の第２原料としては、具体的には、
（１） ＬｉＨをＴＨＦに分散させたスラリー、
（２） ＬｉＡｌＨ4のジエチルエーテル溶液や、一般式：(Ｒ)xＭ（Ｒは、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、芳香族基などの有機基、Ｍは金属元素、ｘは金属元素Ｍの価数）で表される有機金属化合物の溶液、
などがある。
Here, the “second raw material” refers to a material capable of generating hydrogen by reacting with a liquid raw material or a gas thereof. The second raw material may be a solid (powder) or a liquid such as a solution or a slurry.
Specifically, as the solid second raw material,
(1) LiH, NaH,
(2) metals or alloys such as Li, Na, Mg, Ca, Al, Fe, AlLi,
and so on.
Moreover, as a solution or slurry-like 2nd raw material, specifically,
(1) A slurry in which LiH is dispersed in THF,
(2) A diethyl ether solution of LiAlH 4 or a general formula: (R) x M (R is an organic group such as a linear alkyl group, branched alkyl group or aromatic group, M is a metal element, x is a metal element M A solution of an organometallic compound represented by
and so on.
液体原料及び第２原料から水素を得る反応には、以下のようなものがある。
ＮＨ3＋ＬｉＨ→ＬｉＮＨ2＋Ｈ2 ・・・（１）
２ＮＨ3＋３Ｍｇ→Ｍｇ3Ｎ2＋３Ｈ2 ・・・（２）
４ＮＨ3＋ＡｌＬｉ→ＬｉＡｌ(ＮＨ2)4＋２Ｈ2 ・・・（３）
４ＮＨ3＋ＬｉＡｌＨ4→ＬｉＡｌ(ＮＨ2)4＋４Ｈ2 ・・・（４）
Ｈ2Ｏ＋ＬｉＨ→ＬｉＯＨ＋Ｈ2 ・・・（５）
２Ｈ2Ｏ＋ＭｇＨ2→Ｍｇ(ＯＨ)2＋２Ｈ2 ・・・（６）
２Ｈ2Ｏ＋ＮａＢＨ4→ＮａＢＯ2＋４Ｈ2 ・・・（７）
ここで、（４）の反応は、ジエチルエーテル中でも起きる。
The reaction for obtaining hydrogen from the liquid raw material and the second raw material includes the following.
NH 3 + LiH → LiNH 2 + H 2 (1)
2NH 3 + 3Mg → Mg 3 N 2 + 3H 2 (2)
4NH 3 + AlLi → LiAl (NH 2 ) 4 + 2H 2 (3)
4NH 3 + LiAlH 4 → LiAl (NH 2 ) 4 + 4H 2 (4)
H 2 O + LiH → LiOH + H 2 (5)
2H 2 O + MgH 2 → Mg (OH) 2 + 2H 2 (6)
2H 2 O + NaBH 4 → NaBO 2 + 4H 2 (7)
Here, the reaction (4) occurs even in diethyl ether.
第２原料タンク１８は、複数のサブタンクＡ〜Ｄの入口及び出口に、それぞれ、粉末の飛散を防止するためのフィルターを設けるのが好ましい。なお、第２原料として溶液又はスラリーを用いる場合、フィルターは、必ずしも必要ではない。
第２原料タンク１８は、さらに複数のサブタンクＡ〜Ｄを個別に着脱する着脱手段を備えているのが好ましい。また、第２原料タンク１８は、サブタンクＡ〜Ｄを取り外した後、サブタンクＡ〜Ｄの入口側の接続部及び出口側の接続部を自動的に閉鎖する閉鎖手段をさらに備えていても良い。着脱手段が設けられていると、サブタンクＡ〜Ｄを交換するだけで、第２原料タンク１８に第２原料を再充填することができる。また、閉鎖手段をさらに備えている場合には、水素発生装置１０の稼働中に安全にサブタンクＡ〜Ｄの交換をすることができる。なお、着脱手段及び閉鎖手段は、特に限定されるものではなく、公知の手段を用いることができる。
また、第２原料タンク１８は、上述した着脱手段に代えて、複数のサブタンクＡ〜Ｄに個別に第２原料を充填し、及び複数のサブタンクＡ〜Ｄから個別に第２原料を排出する第２原料充填・排出手段を備えていても良い。第２原料が溶液又はスラリーである場合において、第２原料充填・排出手段を備えているときには、サブタンクＡ〜Ｄを取り外すことなく、使用済みの第２原料を排出し、未使用の第２原料を再充填するのが容易化する。具体的には、各サブタンクＡ〜Ｄの下部に開閉可能な第２原料排出口を設け、各サブタンクＡ〜Ｄの上部に開閉可能な第２原料注入口を設ければよい。
The second
The second
Further, the second
液体原料タンク１２から第２原料タンク１８に液体原料又はそのガスを供給するための配管２６は、途中で分岐し、分岐した配管２６の先端が、それぞれ、第２原料タンク１８の各サブタンクＡ〜Ｄの入口側に接続されている。
配管２６の分岐部には、それぞれ、Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブが設けられている。Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブは、複数のサブタンクＡ〜Ｄに個別に液体原料又はそのガスを供給するためのもの（液体原料供給手段）である。Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブは、図示しない制御装置（制御手段）により、独立に開閉できるようになっている。
The
V1 A to V1 D valves are respectively provided at the branch portions of the
第２原料タンク１８は、さらに、配管２８を介してガス分離器２０及びリザーバータンク２２に接続されている。配管２８の基端は分岐しており、分岐した配管２８の先端が、それぞれ、第２原料タンク１８の各サブタンクＡ〜Ｄの出口側に接続されている。
配管２８の分岐部には、それぞれ、Ｖ２A〜Ｖ２Dバルブが設けられている。Ｖ２A〜Ｖ２Dバルブは、複数のサブタンクＡ〜Ｄから個別に水素を含むガスを排出するためのもの（水素排出手段）である。Ｖ２A〜Ｖ２Dバルブは、図示しない制御装置により、独立に開閉できるようになっている。
The second
V2 A to V2 D valves are respectively provided at the branch portions of the
ガス分離器２０は、第２原料タンク１８から放出される水素を含むガスから水素を分離するためのものである。ガス分離器２０としては、具体的には、水素以外のガス（不純物ガス）のみを吸着する材料、不純物ガスのみと反応する材料、水素ガスのみを透過する膜などを用いることができる。
なお、ガス分離器２０は、高純度の水素ガスを発生させる場合に必要なものである。従って、低純度の水素を発生させる場合には、ガス分離器２０を省略することができる。
The
The
リザーバータンク２２は、第２原料タンク１８から放出される水素を含むガスを一時的に貯蔵するためのものである。リザーバータンク２２には、図示しない圧力計（圧力検出手段）が設けられており、リザーバータンク２２内の圧力をモニターするようになっている。圧力計は、制御装置に接続されており、モニターされた圧力を用いて、Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブ及びＶ２A〜Ｖ２Dバルブの開閉制御を行うようになっている。
具体的には、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下になったときに、サブタンクＡ〜Ｄのいずれか１つ以上について、Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブ（液体原料供給手段）を用いて液体原料を供給し、かつＶ２A〜Ｖ２Dバルブ（水素排出手段）を用いて水素を含むガスを排出させる（圧力応答手段）。
この場合、いずれかのサブタンクについて、Ｖ１バルブとＶ２バルブを同時に開閉しても良く、あるいは、Ｖ１バルブの開閉とＶ２バルブの開閉とを交互に行っても良い。あるいは、１つ目のサブタンクについてＶ１バルブの開閉とＶ２バルブの開閉を同時又は交互に行う操作と、２つ目のサブタンクについてＶ１バルブの開閉とＶ２バルブの開閉を同時又は交互に行う操作とを、交互に行っても良い。
The
Specifically, when the pressure in the
In this case, the V1 valve and the V2 valve may be simultaneously opened / closed for any of the subtanks, or the V1 valve may be opened and closed alternately. Alternatively, an operation of opening and closing the V1 valve and an opening and closing of the V2 valve for the first sub tank simultaneously or alternately, and an operation of opening and closing the V1 valve and an opening and closing of the V2 valve for the second sub tank simultaneously or alternately. Alternatively, it may be performed alternately.
リザーバータンク２２の先には、さらにＶ３バルブが設けられている。Ｖ３バルブは、リザーバータンク２２から放出される水素を含むガスの流量を調節する流量調節バルブである。Ｖ３バルブの先には、さらに、Ｖ３バルブを介して放出される水素を含むガスの積算値をサブタンク毎に算出する積算手段（図示せず）が設けられている。積算手段は、制御装置に接続されており、モニターされた積算値を用いて、Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブ及びＶ２A〜Ｖ２Dバルブの開閉制御を行うようになっている。
具体的には、１番目のサブタンク（Ａ）について液体原料の供給及び水素を含むガスの排出を行っている場合において、積算手段により算出される積算値がしきい値を超えたときには、サブタンク（Ａ）に充填された第２原料を使い切ったことを意味する。そこで、このような場合にはサブタンク（Ａ）に対する液体原料の供給及び前記水素を含むガスの排出を停止させ、２番目のサブタンク（Ｂ）に対して、Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブ（液体原料供給手段）を用いて液体原料を供給し、かつＶ２A〜Ｖ２Dバルブ（水素排出手段）を用いて水素を含むガスを排出する（積算値応答手段）。
A V3 valve is further provided at the tip of the
Specifically, when the liquid material is supplied to the first sub tank (A) and the gas containing hydrogen is discharged, when the integrated value calculated by the integrating means exceeds a threshold value, the sub tank ( It means that the second raw material filled in A) has been used up. Therefore, in such a case, the supply of the liquid raw material to the sub tank (A) and the discharge of the gas containing hydrogen are stopped, and the V1 A to V1 D valves (liquid raw material supply) are supplied to the second sub tank (B). supplying a liquid material using means), and discharging gas containing hydrogen using a V2 a to V2 D bulb (hydrogen discharge means) (integrated value responsive unit).
さらに、配管２８には、不純物ガス濃度計２４が接続されている。不純物ガス濃度計２４は、第２原料タンク１８から放出される水素を含むガス中に含まれる水素以外の不純物ガスの濃度を検出するためのものであり、Ｖ２A〜Ｖ２Dバルブとガス分離器２０の間に接続されている。「不純物ガス」とは、水素以外のガスをいい、通常は、未反応のままサブタンクから排出される液体原料のガスを意味する。不純物ガス濃度計２４は、制御装置に接続されており、モニターされた不純物ガス濃度を用いて、Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブ及びＶ２A〜Ｖ２Dバルブの開閉制御を行うようになっている。
Further, an impurity
具体的には、不純物ガス濃度計２４により検出される不純物ガスの濃度がしきい値以上になったときに、複数のサブタンクへの液体原料の供給及び水素を含むガスの排出のための手順を変更する（不純物ガス応答手段）。しきい値は、目的に応じて任意に選択することができる。
例えば、第２原料の反応速度が極めて速い場合には、いずれか１つのサブタンクのＶ１バルブ及びＶ２バルブを同時に開閉すればよい。すなわち、積算手段により算出される１番目のサブタンク（Ａ）の積算値がしきい値未満であり、かつ、不純物ガスの濃度が最初にしきい値以上となるまでの間、サブタンク（Ａ）について、Ｖ１バルブ（液体原料供給手段）を用いた液体原料の供給、及びＶ２バルブ（水素排出手段）を用いた水素を含むガスの排出を同時に行うのが好ましい。
Specifically, when the concentration of the impurity gas detected by the impurity
For example, when the reaction rate of the second raw material is extremely high, the V1 valve and the V2 valve of any one sub tank may be opened and closed simultaneously. That is, for the sub tank (A) until the integrated value of the first sub tank (A) calculated by the integrating means is less than the threshold value and the concentration of the impurity gas first exceeds the threshold value, It is preferable to simultaneously supply the liquid source using the V1 valve (liquid source supply unit) and discharge the gas containing hydrogen using the V2 valve (hydrogen discharge unit).
一方、第２原料の残量が少なくなり又は第２原料の劣化が進むと、反応速度が遅くなり、未反応の液体原料のガスがサブタンクから排出されるようになる。このような場合には、積算手段により算出される１番目のサブタンク（Ａ）の積算値がしきい値未満であるにもかかわらず、不純物ガス濃度がしきい値以上となる。
積算手段により算出される積算値がしきい値未満であり、かつ、不純物ガスの濃度が最初にしきい値以上となった後、サブタンク（Ａ）について、Ｖ２バルブ（水素排出手段）を用いた水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、Ｖ１バルブ（液体原料供給手段）を用いた液体原料の供給及び供給停止を交互に行うのが好ましい。
Ｖ１バルブを開けて液体原料を供給した後、Ｖ１バルブ及びＶ２バルブを閉とし、所定時間が経過すれば、サブタンク内の液体原料が第２原料とほぼ完全に反応するので、不純物ガスの少ない水素ガスを取り出すことができる。
On the other hand, when the remaining amount of the second raw material decreases or the deterioration of the second raw material progresses, the reaction rate becomes slow, and the gas of the unreacted liquid raw material is discharged from the sub tank. In such a case, the impurity gas concentration is equal to or higher than the threshold value even though the integrated value of the first sub-tank (A) calculated by the integrating means is less than the threshold value.
After the integrated value calculated by the integrating means is less than the threshold value and the impurity gas concentration first becomes equal to or higher than the threshold value, hydrogen using the V2 valve (hydrogen discharging means) is used for the sub tank (A). It is preferable to alternately discharge and stop the discharge of the gas containing the liquid source and supply and stop the supply of the liquid source using the V1 valve (liquid source supply means).
After supplying the liquid raw material by opening the V1 valve, the V1 valve and the V2 valve are closed, and the liquid raw material in the sub-tank reacts almost completely with the second raw material when a predetermined time elapses. Gas can be taken out.
さらに、Ｖ１バルブ及びＶ２バルブを交互に開閉することによって反応時間を稼いだ場合であっても、第２原料の残量の低下や第２原料の劣化がさらに進むと、反応速度がさらに遅くなる。このような場合には、積算手段により算出される積算値がしきい値未満であるにもかかわらず、不純物ガスの濃度が再度、しきい値以上となる。
積算手段により算出される積算値がしきい値未満であり、かつ、不純物ガスの濃度が２回目にしきい値以上となった後、１番目のサブタンク（Ａ）について、Ｖ２バルブ（水素排出手段）を用いた水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、Ｖ１バルブ（液体原料供給手段）を用いた液体原料の供給及び供給停止を交互に行う操作と、２番目のサブタンク（Ｂ）について、Ｖ２バルブ（水素排出手段）を用いた水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、Ｖ１バルブ（液体原料供給手段）を用いた液体原料の供給及び供給停止を交互に行う操作と、を交互に行うのが好ましい。
このような操作をすることによって、残量が少なくなった１番目のサブタンクの反応時間をさらに稼ぐことができる。そのため、未使用のまま廃棄される第２原料を減らしつつ、高純度の水素を任意流量で得ることができる。
Furthermore, even when the reaction time is gained by alternately opening and closing the V1 valve and the V2 valve, the reaction rate is further slowed when the remaining amount of the second raw material is further reduced or the second raw material is further deteriorated. . In such a case, although the integrated value calculated by the integrating means is less than the threshold value, the concentration of the impurity gas again becomes equal to or higher than the threshold value.
After the integrated value calculated by the integrating means is less than the threshold value and the impurity gas concentration becomes equal to or higher than the threshold value for the second time, the V2 valve (hydrogen discharging means) is provided for the first sub-tank (A). For the second sub-tank (B), the operation of alternately discharging and stopping the discharge of the gas containing hydrogen and the supply of the liquid source using the V1 valve (liquid source supply means) and the second sub tank (B) The operation of alternately discharging and stopping the discharge of the gas containing hydrogen using the valve (hydrogen discharge means) and supplying and stopping the supply of the liquid raw material using the V1 valve (liquid raw material supply means) are alternately performed. Is preferred.
By performing such an operation, it is possible to further earn the reaction time of the first sub tank whose remaining amount has decreased. Therefore, high-purity hydrogen can be obtained at an arbitrary flow rate while reducing the second raw material discarded without being used.
次に、本発明に係る水素発生装置の使用方法について説明する。
２種類以上の材料を反応させて水素を発生させる場合、通常、反応速度は常に一定にはならず、反応が進行し、材料（本願の場合は、第２原料タンク１８内に充填されている第２原料）の消費が進むほど反応速度は遅くなる。そこで、本発明に係る水素発生装置を用いて水素を発生させる場合には、サブタンクＡ〜Ｄ内の第２原料の残量及び劣化の程度に応じて、Ｖ１A〜Ｖ１Dバルブ及びＶ２A〜Ｖ２Dバルブの開閉制御方式を変更する。このような制御を行うことにより、未使用のまま廃棄される第２原料の量を減らしつつ、高純度の水素を任意流量で得ることができる。
Next, a method for using the hydrogen generator according to the present invention will be described.
When hydrogen is generated by reacting two or more kinds of materials, the reaction rate is not always constant, the reaction proceeds, and the material (in the case of the present application, the second
［１． 材料の反応速度が速い場合］
第２原料タンク１８に最初に液体原料を供給したときには、一般に、第２原料と液体原料の反応速度は速く、液体原料は、第２原料タンク１８を通過する過程でほぼ完全に反応に消費される。従って、このような場合には、リザーバータンク２２内の圧力に応じて、各サブタンク毎に入口側のＶ１A〜Ｖ１Dバルブと出口側のＶ２A〜Ｖ２Dバルブを同時に開閉する。
[1. When the reaction speed of the material is high]
When the liquid raw material is first supplied to the second
図２に、材料の反応速度が速い場合のバルブ制御のフロー図の一例を示す。
まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」という）において、水素放出が開始されたか否かを判断する。水素放出を開始しないとき（Ｓ１：ＮＯ）は、そのまま待機する。一方、操作者が水素放出開始の操作をしたとき（Ｓ１：ＹＥＳ）には、Ｓ２に進み、Ｖ３バルブを開ける。Ｓ３では、サブタンク番号「ｎ」を初期値「０」にリセットし、Ｓ４では、サブタンク番号「ｎ」に「１」を加える。さらに、Ｓ５において、積算手段を用いて、ｎ番目（この場合は、１番目）のサブタンクの水素流量の積算を開始する。
なお、各サブタンクの水素流量の積算値は、メモリーに記憶させることができる。従って、ｎ番目のサブタンクが以前に使用されたことがあるものであるときには、メモリーに記憶された積算値に新たに放出された水素流量が加算される。
FIG. 2 shows an example of a flow chart of valve control when the reaction rate of the material is high.
First, in step 1 (hereinafter referred to as “S1”), it is determined whether or not hydrogen release has started. When hydrogen release is not started (S1: NO), the process waits as it is. On the other hand, when the operator performs an operation to start hydrogen release (S1: YES), the process proceeds to S2, and the V3 valve is opened. In S3, the sub tank number “n” is reset to the initial value “0”, and in S4, “1” is added to the sub tank number “n”. Further, in S5, the integration of the hydrogen flow rate of the nth (first in this case) sub-tank is started using the integration means.
The integrated value of the hydrogen flow rate in each sub tank can be stored in a memory. Therefore, when the nth sub tank has been used before, the newly released hydrogen flow rate is added to the integrated value stored in the memory.
Ｓ６では、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になったか否かが判断される。「ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上である」とは、すなわち、ｎ番目のサブタンクに充填された第２原料を使い切ったことを意味する。通常、装置を起動させた直後は、ｎ番目のサブタンクに十分な量の第２原料が充填されているので、積算値はしきい値以上とはならない。
積算値がしきい値未満であるとき（Ｓ６：ＮＯ）には、Ｓ７に進み、リザーバータンク２２内の圧力が予め定められたしきい値以下であるか否かが判断される。リザーバータンク２２内には、通常、十分な量の水素が蓄えられているので、Ｖ３バルブを開けても直ちに内圧がしきい値以下となることはない。内圧がしきい値以下でない（Ｓ７：ＮＯ）場合には、Ｓ６に戻り、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下となるまで、Ｓ６及びＳ７の各ステップを繰り返す。
In S6, it is determined whether or not the integrated value of the nth sub tank is equal to or greater than a threshold value. “The integrated value of the nth sub tank is equal to or greater than the threshold value” means that the second raw material filled in the nth sub tank is used up. Usually, immediately after the apparatus is started, since the n-th sub tank is filled with a sufficient amount of the second raw material, the integrated value does not exceed the threshold value.
When the integrated value is less than the threshold value (S6: NO), the process proceeds to S7, and it is determined whether or not the pressure in the
一方、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下になったとき（Ｓ７：ＹＥＳ）には、Ｓ８に進み、ｎ番目のサブタンクのＶ１nバルブ及びＶ２nバルブを同時に開く（圧力応答手段）。Ｓ９においては、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。ｎ番目のサブタンクの使用を開始した直後は、通常、しきい値に達していない（Ｓ９：ＮＯ）ので、この場合は、Ｓ１０に進む。
Ｓ１０では、不純物ガス濃度計２４により検出される不純物ガス濃度がしきい値以上か否かが判断される。ｎ番目のサブタンクの使用を開始した直後は、通常、第２原料の反応速度が速いので、未反応の液体原料がそのまま排出されることはない。不純物ガス濃度がしきい値以上でない（Ｓ１０：ＮＯ）場合には、Ｓ１１に進み、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達したか否かが判断される。
On the other hand, when the pressure in the
In S10, it is determined whether or not the impurity gas concentration detected by the impurity
リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上でない（Ｓ１１：ＮＯ）には、Ｓ９に戻り、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上となるまで、Ｓ９〜Ｓ１１の各ステップを繰り返す。一方、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上になった場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、Ｓ１２に進み、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブを閉じる。
Ｓ１３では、水素放出が終了したか否かが判断される。水素放出が終了していない場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、Ｓ６に戻り、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップが繰り返される。
If the pressure in the
In S13, it is determined whether or not hydrogen release is completed. If the hydrogen release has not ended (S13: NO), the process returns to S6, and steps S6 to S13 are repeated.
Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを繰り返している場合において、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブを閉じた状態で、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上に達したとき（Ｓ６：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに充填された第２原料を使い切ったことを意味する。この場合には、Ｓ１５に進み、ｎ番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる（積算値応答手段）。
次いで、Ｓ１６に進み、サブタンク番号「ｎ」が最大値（ｎmax）であるか否かが判断される。ここでは、１番目のサブタンクを使用している状態であるので、サブタンク番号「ｎ」は最大値（ｎmax）ではない（Ｓ１６：ＮＯ）。この場合には、Ｓ４に進み、サブタンク番号「ｎ」にさらに「１」を加える（すなわち、２番目のサブタンクに切り替える）。Ｓ５においては、ｎ番目のサブタンク（この時点では、２番目のサブタンク）の水素流量の積算を開始し、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを同様に繰り返す。
一方、サブタンク番号「ｎ」が最大値（ｎmax）である場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）には、Ｓ３に戻り、サブタンク番号「ｎ」を初期値「０」にリセットする。次いで、Ｓ４に進み、サブタンク番号「ｎ」に「１」を加える。すなわち、１番目のサブタンクに戻って、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを繰り返す。
When each step of S6 to S13 is repeated, when the integrated value of the nth sub tank reaches a threshold value or more with the V1 n valve and the V2 n valve closed (S6: YES), It means that the second raw material filled in the nth sub tank has been used up. In this case, the process proceeds to S15, and the integration of the hydrogen flow rate of the nth sub tank is terminated (integrated value response means).
Next, in S16, it is determined whether or not the sub tank number “n” is the maximum value (n max ). Here, since the first sub tank is being used, the sub tank number “n” is not the maximum value (n max ) (S16: NO). In this case, the process proceeds to S4, and “1” is further added to the sub tank number “n” (that is, switched to the second sub tank). In S5, integration of the hydrogen flow rate in the nth sub-tank (the second sub-tank at this time) is started, and the steps from S6 to S13 are repeated in the same manner.
On the other hand, when the sub tank number “n” is the maximum value (n max ) (S16: YES), the process returns to S3, and the sub tank number “n” is reset to the initial value “0”. Next, in S4, “1” is added to the sub tank number “n”. That is, returning to the first sub tank, the steps S6 to S13 are repeated.
同様に、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを繰り返している場合において、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブを開いた状態で、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上に達したとき（Ｓ９：ＹＥＳ）には、Ｓ１４に進み、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブを閉じる。次いで、Ｓ１５に進み、ｎ番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。さらに、Ｓ１６において、サブタンクを次のサブタンクに切り替え、Ｓ６〜Ｓ１３の各ステップを同様に繰り返す。
なお、次のサブタンクへの切り替えが終了した後、ブザー、ランプ等を用いて、第２原料を使い切ったサブタンク番号を操作者に告知する。告知を受けた操作者は、脱着手段又は第２原料充填・排出手段を用いて、第２原料を使い切ったサブタンクに新たに第２原料を充填しておく。また、第２原料の充填が終了した後、Ｖ１バルブを開け、サブタンク内に所定量の液体原料を供給する。これにより、第２原料と液体原料とが反応し、サブタンク内には、十分な量の水素が充填された状態となる。
Similarly, when the steps of S6 to S13 are repeated, the integrated value of the nth sub tank reaches a threshold value or more with the V1 n valve and the V2 n valve opened (S9: YES). In step S14, the V1 n valve and the V2 n valve are closed. Next, the process proceeds to S15, where the integration of the hydrogen flow rate in the nth sub tank is terminated. Further, in S16, the sub tank is switched to the next sub tank, and the steps of S6 to S13 are repeated in the same manner.
After the switching to the next sub tank is completed, the operator is notified of the sub tank number where the second raw material is used up using a buzzer, a lamp, or the like. The operator who has received the notification uses the desorption means or the second raw material filling / discharging means to newly fill the second raw material into the sub-tank where the second raw material has been used up. Further, after the filling of the second raw material is completed, the V1 valve is opened, and a predetermined amount of liquid raw material is supplied into the sub tank. As a result, the second raw material and the liquid raw material react, and the sub tank is filled with a sufficient amount of hydrogen.
サブタンクを適宜切り替えながら、上述したＳ６〜Ｓ１３の各ステップを繰り返した後、水素放出が終了した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、Ｓ１７に進む。Ｓ１７では、ｎ番目のサブタンクの積算を終了させ、Ｓ１８では、Ｖ３バルブを閉にする。
なお、図示はしないが、Ｓ１３にいたる前のいずれかのステップにおいて、水素放出終了の指示が出されたときには、必要に応じてＶ１nバルブ及びＶ２nバルブを強制的に閉じた後、ｎ番目のサブタンクの積算を終了させ、Ｖ３バルブを閉じるようにしても良い。この点は、後述する図３及び図４のケースも同様である。
When the above steps S6 to S13 are repeated while appropriately switching the subtanks, and hydrogen release is completed (S13: YES), the process proceeds to S17. In S17, the integration of the nth sub tank is terminated, and in S18, the V3 valve is closed.
Although not shown, when an instruction to end hydrogen release is issued in any step before S13, the V1 n valve and the V2 n valve are forcibly closed as necessary, and then the nth The sub-tank integration may be terminated and the V3 valve may be closed. This also applies to the cases of FIGS. 3 and 4 described later.
第２原料の反応速度が極めて速い場合には、上述したように、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブを同時に開閉するだけで、サブタンク内の第２原料をほぼ使い切ることができる。しかしながら、一般的には、第２原料の残量が少なくなり、あるいは反応に伴って第２原料の劣化が進行すると、反応速度が遅くなり、サブタンクから未反応の液体原料のガスが排出されるようになる。 When the reaction rate of the second raw material is extremely high, as described above, the second raw material in the sub tank can be almost used up by simply opening and closing the V1 n valve and the V2 n valve simultaneously. However, generally, when the remaining amount of the second raw material decreases or the deterioration of the second raw material proceeds with the reaction, the reaction rate becomes slow and the gas of the unreacted liquid raw material is discharged from the sub tank. It becomes like this.
ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上でない（Ｓ９：ＮＯ）にもかかわらず、不純物ガス濃度計２４で検出される不純物ガス濃度がしきい値以上になった場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに未反応の第２原料が残っているにもかかわらず、第２原料の反応速度が低下したことを意味する。この場合には、Ｓ１９に進み、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達したか否かにかかわらず、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブを強制的に閉じる。そして、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブを同時に開閉する開閉制御方式を、これとは異なる次の開閉制御方式に切り替える（不純物濃度応答手段）。
When the impurity gas concentration detected by the impurity
［２． 材料の反応速度が低下した場合］
一般に、サブタンク内に充填された第２原料の残量が少なくなり、あるいは、第２原料の劣化が進行すると、液体原料との反応速度が低下する。また、第２原料の種類によっては、初めから液体原料との反応速度が遅いものもある。このような場合には、サブタンクから水素を含むガスを放出する前に、サブタンク内に液体原料を閉じ込め、一定時間経過後にＶ２バルブを開とすれば、第２原料と液体原料とをほぼ完全に反応させることができる。
[2. When the reaction rate of the material decreases]
Generally, when the remaining amount of the second raw material filled in the sub tank decreases or the deterioration of the second raw material proceeds, the reaction rate with the liquid raw material decreases. Some types of the second raw material have a slow reaction rate with the liquid raw material from the beginning. In such a case, if the liquid raw material is confined in the sub tank before releasing the gas containing hydrogen from the sub tank, and the V2 valve is opened after a lapse of a certain time, the second raw material and the liquid raw material are almost completely separated. Can be reacted.
図３に、材料の反応速度が低下した場合のバルブ制御のフロー図の一例を示す。
図２のＳ９においてｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上ではなく（Ｓ９：ＮＯ）、かつ、不純物ガス濃度がしきい値以上になった場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、Ｓ１９においてＶ１nバルブ及びＶ２nバルブを強制的に閉じる。次いで、図３のＳ２０に進む。
FIG. 3 shows an example of a flow chart of valve control when the reaction rate of the material is reduced.
In S9 of FIG. 2, when the integrated value of the nth sub tank is not equal to or greater than the threshold value (S9: NO) and the impurity gas concentration is equal to or greater than the threshold value (S10: YES), V1 is determined in S19. forced to close the n valve and V2 n valve. Next, the process proceeds to S20 of FIG.
Ｓ２０では、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。図２の制御フローから図３の制御フローに移行した直後は、通常、積算値はしきい値以上になっていない（Ｓ２０：ＮＯ）ので、Ｓ２１に進む。Ｓ２１においては、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下か否かが判断される。図２の制御フローから図３の制御フローに移行した直後は、通常、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下になっている（Ｓ２１：ＹＥＳ）ので、Ｓ２２に進む。
In S20, it is determined whether or not the integrated value of the nth sub tank is equal to or greater than a threshold value. Immediately after shifting from the control flow of FIG. 2 to the control flow of FIG. In S21, it is determined whether or not the pressure in the
Ｓ２２では、図２の制御フローから図３の制御フローに移行した直後か否かが判断される。この場合は、制御フローを変更した直後である（Ｓ２２：ＹＥＳ）のでＳ２３に進む。Ｓ２３では、所定時間が経過したか否かが判断される。この時点では、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブは閉じられているので、所定時間が経過すれば、ｎ番目のサブタンクに残っている液体原料のほとんどが第２原料と反応し、不純物ガスが排出されることはない。そのため、所定時間が経過したとき（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、Ｓ２５に進む。
一方、所定時間が経過していないとき（Ｓ２３：ＮＯ）には、液体原料がまだ残っているので、この場合には、Ｓ２４に進む。
In S22, it is determined whether or not it is immediately after shifting from the control flow of FIG. 2 to the control flow of FIG. In this case, since it is immediately after changing the control flow (S22: YES), the process proceeds to S23. In S23, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed. At this time, since the V1 n valve and the V2 n valve are closed, when a predetermined time elapses, most of the liquid material remaining in the nth sub-tank reacts with the second material and the impurity gas is discharged. Never happen. Therefore, when the predetermined time has elapsed (S23: YES), the process proceeds to S25.
On the other hand, when the predetermined time has not elapsed (S23: NO), the liquid raw material still remains, and in this case, the process proceeds to S24.
Ｓ２４では、リザーバータンク２２の内圧が下限値か否かが判断される。ここで、「下限値」とは、Ｖ２nバルブを開閉するためのしきい値よりも低いしきい値であり、必要な水素流量を安定して供給するために必要な最小の圧力をいう。下限値は、目的に応じて任意に選択することができる。
リザーバータンク２２内の圧力が下限値以下でない場合（Ｓ２４：ＮＯ）には、Ｓ２３に戻り、所定時間が経過するまでＳ２３及びＳ２４の各ステップを繰り返す。一方、所定時間が経過していない（Ｓ２３：ＮＯ）にもかかわらず、リザーバータンク２２内の圧力が下限値以下となった場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）には、Ｓ２５に進む。
In S24, it is determined whether or not the internal pressure of the
If the pressure in the
Ｓ２５では、Ｖ２nバルブのみを開ける。この点が、図２のフロー図とは異なる。次に，Ｓ２６において、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。図３の制御フローに移行した直後は、通常、積算値はしきい値以下になっている（Ｓ２６：ＮＯ）ので、Ｓ２７に進む。Ｓ２７では、不純物ガス濃度がしきい値以上か否かが判断される。Ｓ２３において所定時間が経過することなく（Ｓ２３：ＮＯ）、内圧が下限値以下になってしまった場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）には、この時点での不純物ガス濃度がしきい値以上となる場合が多い。不純物ガス濃度がしきい値以上である場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）には、Ｓ２９に進む。Ｓ２９では、Ｓ２４において内圧が下限値に到達したか否かが判断される。Ｓ２４において内圧が下限値に到達し（Ｓ２４：ＹＥＳ）、強制的にＶ２nバルブを開にしたとき（Ｓ２９：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに相対的に多量の第２原料が残っているので、この場合には、Ｓ２８に進む。
なお、リザーバータンク２２内の圧力が下限値以下になった（Ｓ２４：ＹＥＳ）後、強制的にＳ２５においてＶ２nバルブを開けたときには、不純物ガスを含むガスが放出される場合がある。しかしながら、不純物ガスが少量である場合には、ガス分離器２０により不純物ガスを分離することができる。
In S25, only the V2 n valve is opened. This is different from the flowchart of FIG. Next, in S26, it is determined whether or not the integrated value of the nth sub tank is greater than or equal to a threshold value. Immediately after shifting to the control flow of FIG. 3, since the integrated value is usually equal to or less than the threshold value (S26: NO), the process proceeds to S27. In S27, it is determined whether or not the impurity gas concentration is equal to or higher than a threshold value. If the internal pressure has become equal to or lower than the lower limit value (S24: NO) without a predetermined time elapse in S23, the impurity gas concentration at this time may be equal to or higher than the threshold value. Many. If the impurity gas concentration is equal to or higher than the threshold value (S27: YES), the process proceeds to S29. In S29, it is determined whether or not the internal pressure has reached the lower limit value in S24. When the internal pressure reaches the lower limit in S24 (S24: YES) and the V2 n valve is forcibly opened (S29: YES), a relatively large amount of the second raw material remains in the nth sub tank. In this case, the process proceeds to S28.
When the V2 n valve is forcibly opened in S25 after the pressure in the
Ｓ２８では、リザーバータンク２２の内圧がしきい値以上か否かが判断される。図３の制御フローに移行した直後は、通常、リザーバータンク２２内の圧力はしきい値に達していない（Ｓ２８：ＮＯ）ので、この場合は、Ｓ２６に戻る。図３の制御フローに移行した直後は、ｎ番目のサブタンクには、リザーバータンク２２の内圧をしきい値以上にするのに十分な水素が含まれているので、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達するまで、Ｓ２６〜Ｓ２９の各ステップが繰り返される。
また、制御フロー変更直後に所定時間が経過した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、通常、不純物ガス濃度がしきい値以上になることはない。この場合には、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達するまで、Ｓ２６〜Ｓ２８の各ステップが繰り返される。
In S28, it is determined whether or not the internal pressure of the
In addition, when a predetermined time has passed immediately after the control flow change (S23: YES), the impurity gas concentration usually does not exceed the threshold value. In this case, the steps S26 to S28 are repeated until the pressure in the
リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達したとき（Ｓ２８：ＹＥＳ）には、Ｓ３０に進み、Ｖ２nバルブを閉じる。次いで、Ｓ３１に進み、Ｖ１nバルブを開ける。これによりｎ番目のサブタンク内に液体原料が供給される。
次に、Ｓ３２に進み、所定時間が経過したか否かが判断される。Ｓ３２においては、サブタンク内に必要量の液体原料が供給されるまで待機し、必要量の液体原料が充填された（Ｓ３２：ＹＥＳ）ところでＳ３３に進み、Ｖ１nバルブを閉じる。必要量の液体原料を充填するのに要する時間は、サブタンクの容量にもよるが、通常は、数秒程度である。
次に、Ｓ３４において、所定時間が経過したか否かが判断される。この時点では、第２原料の反応速度が遅くなっているので、第２原料と液体原料とを十分に反応させる必要がある。十分に反応させるのに必要な時間は、第２原料及び液体原料の種類や第２原料の残量・劣化の程度により異なるが、通常は、数秒から数十秒である。所定時間が経過したとき（Ｓ３４：ＹＥＳ）には、Ｓ３５に進む。
When the pressure in the
Next, it progresses to S32 and it is judged whether predetermined time passed. In S32, the process waits until the required amount of liquid material is supplied into the sub tank. When the required amount of liquid material is filled (S32: YES), the process proceeds to S33, and the V1 n valve is closed. The time required to fill the required amount of liquid material is usually several seconds, although it depends on the capacity of the sub tank.
Next, in S34, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed. At this time, since the reaction rate of the second raw material is slow, it is necessary to sufficiently react the second raw material and the liquid raw material. The time required for a sufficient reaction varies depending on the types of the second raw material and liquid raw material and the remaining amount / deterioration of the second raw material, but is usually several seconds to several tens of seconds. When the predetermined time has elapsed (S34: YES), the process proceeds to S35.
次に、Ｓ３５において、水素放出が終了したか否かが判断される。水素放出を続行する場合（Ｓ３５：ＮＯ）には、Ｓ３６に進み、（ｎ＋１）番目のサブタンクが稼働中か否かが判断される。この時点では、（ｎ＋１）番目のサブタンクは稼働していない（Ｓ３６：ＮＯ）ので、Ｓ２０に戻る。 Next, in S35, it is determined whether or not hydrogen release has ended. When the hydrogen release is to be continued (S35: NO), the process proceeds to S36, and it is determined whether or not the (n + 1) th sub tank is in operation. At this time, since the (n + 1) th sub tank is not operating (S36: NO), the process returns to S20.
Ｓ２０では、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上でない場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、Ｓ２１に進み、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下か否かが判断される。リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下でない場合（Ｓ２１：ＮＯ）には、Ｓ２０に戻り、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下となるまで、Ｓ２０及びＳ２１のステップを繰り返す。
一方、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下になったとき（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、Ｓ２２に進む。この時点では、制御フロー変更直後ではない（Ｓ２２：ＮＯ）ので、そのままＳ２５に進みＶ２nバルブを開く。
以下、同様にして、ｎ番目のサブタンクに充填された第２原料を使い切るまで、上述したＳ２０〜Ｓ２２、Ｓ２５〜Ｓ２８、Ｓ３０〜Ｓ３６の各ステップを繰り返す。
In S20, it is determined whether or not the integrated value of the nth sub tank is equal to or greater than a threshold value. When the integrated value of the nth sub tank is not equal to or greater than the threshold value (S20: NO), the process proceeds to S21, and it is determined whether or not the pressure in the
On the other hand, when the pressure in the
In the same manner, the above-described steps S20 to S22, S25 to S28, and S30 to S36 are repeated until the second raw material filled in the nth sub tank is used up.
リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下となる前（Ｓ２１：ＮＯ）に、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上となったとき（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンク中の第２原料を使い切ったことを意味する。この場合には、図２のＳ１５に戻り、サブタンクの切り替えを行う。
同様に、Ｖ２nバルブを開いた状態で、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になったとき（Ｓ２６：ＹＥＳ）には、Ｓ３７でＶ２nバルブを強制的に閉じる。次いで、図２のＳ１５に戻り、サブタンクの切り替えを行う。
サブタンクの切り替えを行った後は、不純物ガス濃度がしきい値以上となる（Ｓ１０：ＹＥＳ）まで、図２の制御フローを繰り返す。
If the integrated value of the nth sub tank becomes greater than or equal to the threshold value (S20: YES) before the pressure in the
Similarly, when the integrated value of the nth sub-tank exceeds the threshold value with the V2 n valve opened (S26: YES), the V2 n valve is forcibly closed in S37. Next, the process returns to S15 of FIG. 2 to switch the sub tank.
After the sub tank is switched, the control flow of FIG. 2 is repeated until the impurity gas concentration becomes equal to or higher than the threshold value (S10: YES).
一方、Ｖ２nバルブを開とし、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上でない（Ｓ２６：ＮＯ）にもかかわらず、不純物ガス濃度がしきい値以上になったとき（Ｓ２７：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに未反応の第２原料が残っているにもかかわらず、第２原料の反応速度がさらに低下したことを意味する。この場合には、Ｓ２９に進む。
この時点では、制御フロー変更直後ではなく、リザーバータンク２２内の圧力が下限値に到達していない（Ｓ２９：ＮＯ）ので、Ｓ３８に進み、Ｖ２nバルブを強制的に閉じる。次いで、Ｓ３９において、（ｎ＋１）番目のサブタンクが稼働中か否かが判断される。図３の制御フローに移行した時点では、（ｎ＋１）番目のサブタンクは稼働していない（Ｓ３９：ＮＯ）。そこでこのような場合には、Ｖ１nバルブ及びＶ２nバルブを交互に開閉する開閉制御方式を、これとは異なる次の開閉制御方式に切り替える。
On the other hand, when the V2 n valve is opened and the integrated value of the nth sub tank is not equal to or greater than the threshold value (S26: NO), the impurity gas concentration is equal to or greater than the threshold value (S27: YES). Means that the reaction rate of the second raw material has further decreased even though the unreacted second raw material remains in the nth sub-tank. In this case, the process proceeds to S29.
At this time, not immediately after the control flow is changed, but the pressure in the
［３． 材料の反応速度がさらに低下した場合］
第２原料の残量がさらに少なくなり、あるいは、第２原料の劣化がさらに進行すると、液体原料との反応速度がさらに低下する。このような場合には、サブタンクに残った第２原料と液体原料とを完全に反応させるためには、さらに長時間を必要とする。そこで、このような場合には、第２原料が残り少ないｎ番目のサブタンクと、未使用の第２原料が充填された（ｎ＋１）番目のサブタンクとを交互に使う。（ｎ＋１）番目のサブタンクを使用することによって反応時間を稼ぐことができるので、ｎ番目のサブタンクに残った第２原料と液体原料とをほぼ完全に反応させることができる。
[3. When the reaction rate of the material further decreases]
When the remaining amount of the second raw material is further reduced or the deterioration of the second raw material further proceeds, the reaction rate with the liquid raw material further decreases. In such a case, it takes a longer time to completely react the second raw material remaining in the sub-tank with the liquid raw material. Therefore, in such a case, the nth sub-tank with the remaining second raw material remaining and the (n + 1) th subtank filled with the unused second raw material are alternately used. Since the reaction time can be gained by using the (n + 1) th sub tank, the second raw material remaining in the n th sub tank and the liquid raw material can be reacted almost completely.
図３及び図４に、材料の反応速度がさらに低下した場合のバルブ制御のフロー図の一例を示す。
まず、図３において、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値未満であり（Ｓ２６：ＮＯ）、かつ不純物ガス濃度がしきい値以上となったとき（Ｓ２７：ＹＥＳ）（すなわち、ｎ番目のサブタンクの使用を開始してから２回目に不純物ガス濃度がしきい値以上になったとき）には、Ｓ２９（ＮＯ）、Ｓ３８、Ｓ３９（ＮＯ）を経て、図４のＳ４０に進む。
3 and 4 show an example of a flow chart of valve control when the reaction rate of the material further decreases.
First, in FIG. 3, when the integrated value of the nth sub-tank is less than the threshold value (S26: NO) and the impurity gas concentration is equal to or higher than the threshold value (S27: YES) (ie, the nth subtank) When the impurity gas concentration becomes equal to or higher than the threshold value for the second time after the use of the subtank is started), the process proceeds to S40 in FIG. 4 via S29 (NO), S38, and S39 (NO).
Ｓ４０においては、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。図４の制御フローに移行した直後は、通常、しきい値以上でない（Ｓ４０：ＮＯ）ので、Ｓ４１に進む。Ｓ４１では、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以下か否かが判断される。図４の制御フローに移行した直後は、通常、内圧がしきい値以下である（Ｓ４１：ＹＥＳ）ので、Ｓ４２に進む。
Ｓ４２において、（ｎ＋１）番目のサブタンク（第２原料が未使用のサブタンク）のＶ２n+1バルブを開ける。さらに、Ｓ４３において、（ｎ＋１）番目のサブタンクの水素流量の積算を開始する。これにより、（ｎ＋１）番目のサブタンクからリザーバータンク２２に水素を含むガスが供給される。
In S40, it is determined whether or not the integrated value of the nth sub tank is equal to or greater than a threshold value. Immediately after the transition to the control flow of FIG. In S41, it is determined whether or not the pressure in the
In S42, the V2 n + 1 valve of the (n + 1) th sub tank (the sub tank in which the second raw material is not used) is opened. Further, in S43, integration of the hydrogen flow rate of the (n + 1) th sub tank is started. As a result, the gas containing hydrogen is supplied from the (n + 1) th sub tank to the
Ｓ４４では、（ｎ＋１）番目のサブタンクの積算値がしきい値以上か否かが判断される。サブタンク内の第２原料の再充填が行われなかった場合や、第２原料が不良品であった場合など、異常がある場合を除き、ｎ番目のサブタンクより先に（ｎ＋１）番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になることはない。従って、通常は、（ｎ＋１）番目のサブタンクの積算値はしきい値以下（Ｓ４４：ＮＯ）となり、Ｓ４５に進む。
Ｓ４５では、不純物ガス濃度がしきい値以上か否かが判断される。この場合も、（ｎ＋１）番目のサブタンクに異常がある場合を除き、ｎ番目のサブタンク内の第２原料を使い切る前に、（ｎ＋１）番目のサブタンクから放出されるガス中の不純物濃度がしきい値以上となることはない。従って、通常は、不純物ガス濃度はしきい値以下（Ｓ４５：ＮＯ）となり、Ｓ４６に進む。
In S44, it is determined whether or not the integrated value of the (n + 1) th sub tank is equal to or greater than a threshold value. Except when there is an abnormality such as when the second raw material in the sub tank is not refilled or when the second raw material is defective, the (n + 1) th sub tank of the (n + 1) th sub tank is The integrated value never exceeds the threshold value. Therefore, normally, the integrated value of the (n + 1) th sub tank is equal to or less than the threshold value (S44: NO), and the process proceeds to S45.
In S45, it is determined whether the impurity gas concentration is equal to or higher than a threshold value. In this case as well, the impurity concentration in the gas released from the (n + 1) th sub tank is the threshold before the second raw material in the nth sub tank is used up, unless there is an abnormality in the (n + 1) th sub tank. Never more than the value. Therefore, normally, the impurity gas concentration is equal to or lower than the threshold value (S45: NO), and the process proceeds to S46.
なお、（ｎ＋１）番目のサブタンクについて第２原料の再充填が行われなかった場合や、異常がある場合（Ｓ４４：ＹＥＳ、又は、Ｓ４５：ＹＥＳ）には、Ｓ５４に進み、Ｖ２n+1バルブを強制的に閉じる。次いで、Ｓ５５において、（ｎ＋１）番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。さらに、Ｓ５６において、次のサブタンク（通常は、（ｎ＋２）番目のサブタンク）を、（ｎ＋１）番目のサブタンクと定義し直し、Ｓ４２に戻る。 If the second raw material is not refilled for the (n + 1) th sub-tank or if there is an abnormality (S44: YES or S45: YES), the process proceeds to S54, and the V2 n + 1 valve Forcibly close. Next, in S55, the integration of the hydrogen flow rate in the (n + 1) th sub tank is terminated. Further, in S56, the next sub tank (usually, the (n + 2) th sub tank) is redefined as the (n + 1) th sub tank, and the process returns to S42.
Ｓ４６では、リザーバータンク２２内の内圧がしきい値以上か否かが判断される。リザーバータンク２２内の圧力がしきい値に達しない場合（Ｓ４６：ＮＯ）には、Ｓ４４に戻る。そして、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上になるまで、Ｓ４４〜Ｓ４６の各ステップを繰り返す。
一方、リザーバータンク２２内の圧力がしきい値以上になったとき（Ｓ４６：ＹＥＳ）には、Ｓ４７に進み、Ｖ２n+1バルブを閉じる。さらに、Ｓ４８においてＶ１n+1バルブを開け、Ｓ４９において所定時間が経過するまで（すなわち、（ｎ＋１）番目のサブタンクに必要量の液体原料が充填されるまで。通常は、数秒程度。）待機する。所定時間が経過したとき（Ｓ４９：ＹＥＳ）には、Ｓ５０に進み、Ｖ１n+1バルブを閉じる。さらに、Ｓ５１において、所定時間が経過するまで（すなわち、（ｎ＋１）番目のサブタンクに充填された液体原料の反応が完了するまで。通常は、数秒〜数十秒。）待機する。これにより、（ｎ＋１）番目のサブタンクには、リザーバータンク２２内を所定の圧力以上にするのに十分な水素ガスが再充填される。
In S46, it is determined whether or not the internal pressure in the
On the other hand, when the pressure in the
Ｓ５１において所定時間が経過した（Ｓ５１：ＹＥＳ）後、Ｓ５２では、水素放出が終了したか否かが判断される。水素放出を継続する場合（Ｓ５２：ＮＯ）には、図３のＳ２０に戻る。 After a predetermined time has elapsed in S51 (S51: YES), in S52, it is determined whether or not hydrogen release has ended. When the hydrogen release is continued (S52: NO), the process returns to S20 in FIG.
Ｓ２０に戻った後は、上述と同様の手順に従い、Ｖ２nバルブ及びＶ１nバルブを交互に開閉しながら、リザーバータンク２２内に水素を供給する。なお、Ｓ４２において、Ｖ２n+1バルブを開にしてから、Ｓ２５においてＶ２nバルブを開とするまでの間に、リザーバータンク２２から放出された水素量は、（ｎ＋１）番目のサブタンクの水素量として積算される。また、Ｓ２５において、Ｖ２nバルブを開としてから、Ｓ４２においてＶ２n+1バルブを開とするまでの間に、リザーバータンク２２から放出された水素量は、ｎ番目のサブタンクの水素量として積算される。
Ｓ３３においてＶ１nバルブを閉じ、Ｓ３４において所定時間が経過した（Ｓ３４：ＹＥＳ）後、Ｓ３５に進み、水素放出が終了したか否かが判断される。水素放出を継続する場合（Ｓ３５：ＮＯ）には、Ｓ３６に進み、（ｎ＋１）番目のサブタンクが稼働中か否かが判断される。この時点では、（ｎ＋１）番目のサブタンクを用いてリザーバータンク２２内への水素の充填を行っている（Ｓ３６：ＹＥＳ）。この場合は、図４のＳ４０に戻る。
After returning to S20, hydrogen is supplied into the
In S33, the V1 n valve is closed, and after a predetermined time has passed in S34 (S34: YES), the process proceeds to S35, in which it is determined whether or not the hydrogen release is completed. If the hydrogen release is to be continued (S35: NO), the process proceeds to S36, and it is determined whether or not the (n + 1) th sub tank is in operation. At this time, the
以下、同様にして、ｎ番目のサブタンクと（ｎ＋１）番目のサブタンクを交互に使いながら、リザーバータンク２２内への水素の充填を行う。
Ｖ２nバルブを閉じた状態で、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になったとき（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、Ｓ１５に進む。同様に、Ｖ２nバルブを開いた状態でｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値以上になったとき（Ｓ２６：ＹＥＳ）には、Ｓ３７においてＶ２nバルブを閉じた後、Ｓ１５に進む。
さらに、ｎ番目のサブタンクの積算値がしきい値未満である（Ｓ２６：ＮＯ）にもかかわらず、不純物濃度がしきい値以上になったとき（Ｓ２７：ＹＥＳ）には、ｎ番目のサブタンクに第２原料が残っているにもかかわらず、第２原料の劣化が著しく進行し、もはや必要な水素量が得られなくなったことを意味する。このような場合には、Ｓ２９及びＳ３８を経て、Ｓ３９に進む。Ｓ３９では、（ｎ＋１）番目のサブタンクが稼働中か否かが判断される。この時点では、（ｎ＋１）番目のサブタンクは稼働中である（Ｓ３９：ＹＥＳ）ので、図２のＳ１５に進む。
Ｓ１５では、ｎ番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。これと同時に、ｎ番目のサブタンクと（ｎ＋１）番目のサブタンクを交互に使う制御フローを終了させ、（ｎ＋１）番目のサブタンクのみを用いた図２の制御フローに戻る。
Thereafter, similarly, the
In the closed state of the V 2n valve, when the integrated value of the n th sub-tank has become higher than the threshold (S20: YES), the processing proceeds to S15. Similarly, when it is more than V 2n integrated value of n-th sub-tank with open valve the threshold (S26: YES), the after closing the V2 n valves in S37, the process proceeds to S15.
Further, when the integrated value of the nth subtank is less than the threshold value (S26: NO), but the impurity concentration is equal to or higher than the threshold value (S27: YES), the nth subtank is stored in the nth subtank. This means that, despite the remaining second raw material, the deterioration of the second raw material has advanced remarkably and the necessary amount of hydrogen can no longer be obtained. In such a case, the process proceeds to S39 via S29 and S38. In S39, it is determined whether or not the (n + 1) th sub tank is in operation. At this time, since the (n + 1) th sub tank is in operation (S39: YES), the process proceeds to S15 in FIG.
In S15, the integration of the hydrogen flow rate in the nth sub tank is terminated. At the same time, the control flow for alternately using the nth sub-tank and the (n + 1) th subtank is terminated, and the control flow returns to the control flow of FIG. 2 using only the (n + 1) th subtank.
ｎ番目のサブタンクから水素を放出した後にリザーバータンク２２からの水素放出を終了させるとき（Ｓ３５：ＹＥＳ）には、Ｓ１７に進み、ｎ番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。さらに、Ｓ１８において、Ｖ３バルブを閉じる。
一方、（ｎ＋１）番目のサブタンクから水素を放出した後にリザーバータンク２２からの水素放出を終了させるとき（Ｓ５２：ＹＥＳ）には、Ｓ５３に進み、（ｎ＋１）番目のサブタンクの水素流量の積算を終了させる。次いで、図２のＳ１８に戻り、Ｖ３バルブを閉じる。
When the hydrogen release from the
On the other hand, when the hydrogen release from the
以上のように、本発明においては、リザーバータンク２２の圧力により、液体原料と第２原料との反応を制御するので、任意の水素流量を簡便に得ることができる。また、不純物ガス濃度に応じて、Ｖ１A〜DバルブとＶ２A〜Dバルブの開閉制御方式を変更しているので、未使用のまま廃棄される第２原料の量を減らしつつ、高純度の水素を任意流量で得ることができる。さらに、第２原料タンクを複数のサブタンクに分割し、各サブタンク毎に脱着手段又は第２原料充填・排出手段を備えているので、未使用の第２原料の廃棄量を減らせるだけでなく、水素発生装置の連続運転も可能となる。
As described above, in the present invention, the reaction between the liquid raw material and the second raw material is controlled by the pressure in the
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明に係る水素発生装置は、燃料電池等の水素ガス消費源で使用される水素の供給手段として用いることができる。 The hydrogen generator according to the present invention can be used as a hydrogen supply means used in a hydrogen gas consumption source such as a fuel cell.
１０ 水素発生装置
１２ 液体原料タンク
１８ 第２原料タンク
Ｖ１A〜Ｖ１D バルブ（液体原料供給手段）
Ｖ２A〜Ｖ２D バルブ（水素排出手段）
DESCRIPTION OF
V2 A to V2 D valve (hydrogen discharge means)
Claims (15)
（１）前記水素発生装置は、
液体原料を貯蔵するための液体原料タンクと、
複数のサブタンクに分割され、かつ、前記複数のサブタンクに、それぞれ、前記液体原料又はそのガスと反応することによって水素を発生する第２原料を充填するための第２原料タンクと、
前記複数のサブタンクに個別に前記液体原料又はそのガスを供給する液体原料供給手段と、
前記複数のサブタンクから個別に水素を含むガスを排出する水素排出手段と、
前記液体原料供給手段及び前記水素排出手段を制御する制御手段と
前記第２原料タンクから放出される前記水素を含むガスを一時的に貯蔵するリザーバータンクと、
前記リザーバータンクから放出される前記水素を含むガスの流量を調節する流量調節バルブと、
前記リザーバータンク内の圧力を検出する圧力検出手段と
を備えている。
（２）前記制御手段は、前記リザーバータンク内の圧力がしきい値以下になったときに、前記サブタンクのいずれか１つ以上について、前記液体原料供給手段を用いて前記液体原料を供給し、かつ前記水素排出手段を用いて前記水素を含むガスを排出させる圧力応答手段を含む。 A hydrogen generator having the following configuration.
(1) The hydrogen generator
A liquid raw material tank for storing the liquid raw material;
A second raw material tank that is divided into a plurality of subtanks, and each of the plurality of subtanks is filled with a second raw material that generates hydrogen by reacting with the liquid raw material or a gas thereof;
Liquid raw material supply means for individually supplying the liquid raw material or gas thereof to the plurality of sub-tanks;
Hydrogen discharge means for individually discharging gas containing hydrogen from the plurality of sub-tanks;
Control means for controlling the liquid material supply means and the hydrogen discharge means;
A reservoir tank for temporarily storing the gas containing hydrogen released from the second raw material tank;
A flow rate adjusting valve for adjusting a flow rate of the gas containing hydrogen discharged from the reservoir tank;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the reservoir tank;
It has.
(2) The control means supplies the liquid raw material using the liquid raw material supply means for any one or more of the sub-tanks when the pressure in the reservoir tank falls below a threshold value, And pressure response means for discharging the hydrogen-containing gas using the hydrogen discharge means.
１番目のサブタンク（Ａ）について前記液体原料の供給及び前記水素を含むガスの排出を行っている場合において、前記積算手段により算出される前記積算値がしきい値以上になったときに、前記サブタンク（Ａ）に対する前記液体原料の供給及び前記水素を含むガスの排出を停止させ、
２番目のサブタンク（Ｂ）に対して、前記液体原料供給手段を用いて前記液体原料を供給し、かつ前記水素排出手段を用いて前記水素を含むガスを排出する積算値応答手段を含む請求項６に記載の水素発生装置。 The control means includes
When supplying the liquid raw material and discharging the gas containing hydrogen for the first sub-tank (A), when the integrated value calculated by the integrating means is equal to or greater than a threshold value, Stopping the supply of the liquid raw material to the sub tank (A) and the discharge of the gas containing hydrogen,
Claims, including for the second sub-tank (B), the integrated value responsive means for discharging the gas containing hydrogen by using the supplied, and the hydrogen discharge unit the liquid raw material by using the liquid material supply means 6. The hydrogen generator according to 6 .
前記積算手段により算出される１番目のサブタンク（Ａ）の前記積算値がしきい値未満であり、かつ、前記不純物ガスの濃度が最初にしきい値以上となるまでの間、前記サブタンク（Ａ）について、前記液体原料供給手段を用いた前記液体原料の供給、及び前記水素排出手段を用いた前記水素を含むガスの排出を同時に行う手段を含む
請求項９に記載の水素発生装置。 The impurity gas response means includes
Until the integrated value of the first sub-tank (A) calculated by the integrating means is less than the threshold value and the concentration of the impurity gas first exceeds the threshold value, the sub-tank (A) A means for simultaneously supplying the liquid raw material using the liquid raw material supplying means and discharging the gas containing hydrogen using the hydrogen discharging means.
The hydrogen generator according to claim 9 .
前記積算手段により算出される１番目のサブタンク（Ａ）の前記積算値がしきい値未満であり、かつ、前記不純物ガスの濃度が最初にしきい値以上になった後、前記サブタンク（Ａ）について、前記水素排出手段を用いた前記水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、前記液体原料供給手段を用いた前記液体原料の供給及び供給停止を交互に行う手段を含む
請求項９又は１０に記載の水素発生装置。 The impurity gas response means includes
After the integrated value of the first sub-tank (A) calculated by the integrating means is less than a threshold value and the concentration of the impurity gas first exceeds the threshold value, the sub-tank (A) , Including means for alternately discharging and stopping the discharge of the gas containing hydrogen using the hydrogen discharging means, and supplying and stopping the supply of the liquid raw material using the liquid raw material supplying means.
The hydrogen generator according to claim 9 or 10 .
前記積算手段により算出される前記積算値がしきい値未満であり、かつ、前記不純物ガスの濃度が２回目にしきい値以上になった後、
１番目のサブタンク（Ａ）について、前記水素排出手段を用いた前記水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、前記液体原料供給手段を用いた前記液体原料の供給及び供給停止を交互に行う操作と、
２番目のサブタンク（Ｂ）について、前記水素排出手段を用いた前記水素を含むガスの排出及び排出停止、並びに、前記液体原料供給手段を用いた前記液体原料の供給及び供給停止を交互に行う操作と、
を交互に行う手段を含む
請求項９から１１までのいずれかに記載の水素発生装置。 The impurity gas response means includes
After the integrated value calculated by the integrating means is less than a threshold value, and the concentration of the impurity gas exceeds the threshold value for the second time,
For the first sub-tank (A), an operation for alternately discharging and stopping the discharge of the gas containing hydrogen using the hydrogen discharging means and supplying and stopping the supply of the liquid raw material using the liquid raw material supplying means. When,
For the second sub-tank (B), an operation for alternately discharging and stopping the discharge of the gas containing hydrogen using the hydrogen discharging means and supplying and stopping the supply of the liquid raw material using the liquid raw material supplying means. When,
Including means for alternately
The hydrogen generator according to any one of claims 9 to 11 .
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